根瘤菌对禾本科作物生长的促进作用研究

摘要

接种中慢生华癸根瘤菌(Mesorhizobiumhuakuii)93(Mh93)的紫云英-小麦间作体系已被证明具有明显的间作优势。本实验通过二亲接合的方式，将含有sacB基因和nodD基因片段的质粒与Mh93菌株的共生质粒同源重组，在含10％蔗糖的TY平板上成功地筛选到了nodD-突变株Mh93-27。采用温室盆钵实验，以Mh93和Mh93-27为供试菌株，研究了紫云英-小麦混作体系中根瘤菌作为PGPR(Plantgrowth-promotingrhizobacteria)的作用及其固定的氮素转移作用对植株生长的影响。结果表明，nodD-突变株Mh93-27尽管丧失了结瘤以及共生固氮的能力，接种紫云英后，其PGPR作用仍能促进紫云英和小麦的生长，但紫云英的植株生物量和全氮含量只有在小麦孕穗期和收获期时才有显著提高，小麦植株的全氮含量则只在孕穗期才有明显的增加。接种野生菌株Mh93后，根瘤菌能够在紫云英上正常结瘤和共生固氮，并将固定的氮素向小麦转移，紫云英和小麦的植株生物量和全氮含量在整个生长期均得到了显著的提高。可见在紫云英与小麦混作体系中，根瘤菌的PGPR作用能在一定程度上增加小麦植株的生物量与全氮含量，促进其生长，但更主要的是体系中的氮素转移作用的结果。研究结果还表明，小麦收获时，各处理土壤间的全氮含量无显著差异。 在田间小区实验中，对水稻分别接种田菁固氮根瘤菌(Azorhizobiumcaulinodans)ORS571和中慢生华癸根瘤菌Mh93，研究了两种根瘤菌在水稻根际的定殖，以及对水稻根际和体内可培养微生物种群结构、水稻植株生长的影响。结果表明，根瘤菌ORS571和Mh93均能在水稻根际定殖，数量可达到106cfu/g土，但均未检测到在植株体内的定殖。水稻根际和体内的微生物种群结构均发生了变化，接种根瘤菌ORS571和Mh93均显著增加了细菌的生物量，而Mh93的促进作用更为显著。前者促进了真菌的生长，抑制了放线菌和自生固氮菌的生长。后者则促进了自生固氮菌的生长，抑制了放线菌和真菌的生长。 接种根瘤菌ORS571和Mh93后，水稻根、茎、叶的鲜重和干重与对照相比均显著增加，其中Mh93的促进效果比ORS571的好。水稻整棵植株的全氮含量也得到了显著提高，但两种根瘤菌的作用效果差异不明显。 为了进一步研究根瘤菌在非豆科作物体内的定殖情况，本实验利用电转化方法成功地对根瘤菌ORS571和Mh93分别进行了gfp和rfp基因标记，并观察了ORS571和Mh93分别在水稻和小麦体内的定殖情况，以及它们同时在水稻和小麦体内的竞争定殖情况。结果表明，ORS571和Mh93在水稻和小麦的根、茎、叶内均可定殖，同时接种水稻和小麦后，也能同时在植株体内定殖，并维持一定的动态平衡。

目录

文摘

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文献综述

第一章 中慢生华癸根瘤菌nodD-突变株的筛选及其对紫云英的PGPR作用

第二章 紫云英—小麦混作体系中氮素转移对小麦生长的促进作用

第三章 根瘤菌ORS571和Mh93对水稻根际和体内可培养微生物种群结构的影响

第四章 根瘤菌ORS571和Mh93对水稻生长的促进作用

第五章 根瘤菌ORS571的GFP基因标记和Mh93的RFP基因标记

第六章 荧光标记的根瘤菌在水稻和小麦中的定殖研究

全文总结

附录1文中所用缩写

附录2文中所用的试剂和培养基配方

致谢